《电气控制与工程实习指南 教学课件 ppt 作者 丁学文 第八章 电磁继电器固态继电器和软启动器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气控制与工程实习指南 教学课件 ppt 作者 丁学文 第八章 电磁继电器固态继电器和软启动器（118页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 电磁继电器、固态继电器和软启动器,8.1 电磁继电器（EMR）,8.1 电磁继电器（EMR）,继电器是根据一定的信号（电流、电压、时间和速度等物理量）变化来接通或分断小电流电路的自动控制电器。继电器一般不直接控制主电路，而是通过接触器或其他电器来对主电路进行控制。继电器的种类很多，但是根据其工作原理不同可分为电磁继电器和固态继电器两大类。,8.1 电磁继电器（EMR）,电磁继电器是利用电磁机构带动触点单元闭合或断开电路的继电器。电磁继电器广泛用于工业和民用的控制设备中，主要包括通用继电器、中间继电器、干簧继电器，还有几种专用继电器，例如电压继电器、电流继电器、时间继电器等。,图8-0
2、电磁继电器和固态继电器,固态继电器工作状态指示灯,电磁继电器线圈,电磁继电器触点,a) 电磁继电器,b) 固态继电器,8.1.1 通用型继电器,通用型继电器是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量），起到中间转换（传递、放大、翻转、分路和记忆等）作用，通常具有多对常开常闭触点（24对触点）的电磁继电器，其触点额定电流为515A，一般为插件式，可直接插在标准插座上，插座安装在导轨上，损坏时只需更换插头部分，价格低廉，维修方便，如图81所示。,图81 通用继电器,插座,图8-2 继电器工作原理,8.1.1 通用型继电器,通用型继电器的工作原理如图82所示，它利用电磁铁线圈通电产
3、生电磁力吸合衔铁，衔铁又带动触点动作，使常开触点闭合、常闭触点断开。常用线圈电压等级为12V、24V、220V、380V等，触点可以连接交流负载，也可以连接直流负载。但在使用时需注意：触点额定电流一般是指在交流负载情况下的承载电流，当承载直流负载时应降低容量使用。例如，额定交流电流为15A的继电器，当连接直流负载时，负载电流应限制在810A左右。,8.1.1 通用型继电器,触点是继电器的执行部分，有接通和断开电路的作用。大部分继电器的触点组合形式为单极单投（SPST）、双极双投（DPDT）和三极双投（3PDT）等，如图83单极单投双断所示。图中的符号如表81所示。,图83 触点的组合形式,单投
4、,双投,单极,双极,双极单投双断,三极单投单断,三极双投双断,单极单投单断,单极单投双断,单断,双断,表81 触点组合符号表,8.1.2 中间继电器,中间继电器的原理和作用与通用型继电器相似，也是利用电磁铁线圈的通断使触点发生接通和断开动作，它的主要作用是控制中间线路或其他小功率电气装置的通断，在主电路动作前起中继作用或发出信号给其他电路。常具有多对常开常闭触点（通常有28对触点），其触点额定电流为1020A，外形如图84所示，触点结构如图85所示。,常闭触点,常开触点,图85 常开常闭触点,线圈得电时的受力方向,某些中间继电器可以进行功能扩展，例如可附加延时功能，增加了使用的灵活性。如图85
5、所示，只要将接线端子的连接片旋转180，即可将常开触点更换为常闭触点。还可增加辅助触点。,图86 （a）中间继电器的电气符号 （b）继电器的型号含义,8.1.3 干簧继电器,干簧继电器是近年发展起来的一种新型密封触点继电器，其主要部件是由铁镍合金制成的舌簧片，它既能导磁又能导电。舌簧片封装在充有惰性气体的玻璃管内，以防表面氧化。为了提高触点的可靠性和减小接触电阻，通常在触点表面镀有导电性能良好的贵金属铑、铂等，当触点闭合时触点电阻小于0.1，结构如图87所示。,磁铁,干簧继电器 负载,干簧继电器 负载,端子,触点,真空密封,固定铁,衔铁,衔铁复位弹簧,触点弹簧,触点止挡,尖端,固定气隙,图87
6、 干簧继电器,8.1.3 干簧继电器,干簧继电器的操作方式很独特，它是在外部磁场（磁场可以是永久磁铁产生的也可以是直流电磁铁产生的单方向磁场）的作用下，干簧触点闭合，当磁场远离的时候，弹簧使干簧触点复位断开。交流电磁铁不能用作干簧继电器的作用磁场，因为干簧继电器的簧片反应很快，当磁场过零换向时，触点会频繁闭合断开。,8.1.3 干簧继电器,磁场的作用方式很多，主要有四种，分别是： 位移工作状态，如图88所示。 旋转工作状态，如图89所示。 屏蔽工作状态，如图810所示。 偏置工作状态，如图811所示。,图88 位移工作状态,环形磁铁,条形磁铁,2极环形磁铁,4极环形磁铁,图89 旋转工作状态,
7、高导磁性材料,图810 屏蔽工作状态,工作磁铁,固定磁铁,图811 偏置工作状态,8.1.3 干簧继电器,在位移工作方式中，磁铁都是在与干簧继电器相接近到一定程度后，干簧继电器触点闭合。 在旋转工作方式中，需注意磁力线的方向与继电器相平行时触点闭合，相垂直时触点打开。当然，也可以磁铁固定，旋转干簧继电器。,8.1.3 干簧继电器,在屏蔽工作状态，通常在继电器与磁铁中间安装一个可移动的高导磁材料，例如铁、钴、镍等。当高导磁性材料处于磁场中时，会起到屏蔽的作用，这时继电器触点打开。 在偏置工作方式中，工作磁铁与固定磁铁的摆放方式相反，所以磁场方向也相反，当工作磁铁与干簧继电器接近时，两磁场相互抵消
8、，干簧继电器触点打开，当工作磁铁与干簧继电器远离时，触点闭合。,8.1.3 干簧继电器,干簧继电器已广泛的应用于工业和民用很多领域，例如用于液位检测、流量检测、汽车的安全带检测、转速检测、安全气囊检测中。如图812所示，正常行驶时，磁铁和干簧继电器处于远离的位置，即干簧继电器触点处于打开状态。当车祸发生时，冲击传感器检测到足够的冲击量，使磁铁位置发生改变，干簧继电器触点在磁场的作用下闭合，触点接通安全气囊打开电路，安全气囊及时打开，挽救了驾驶员的生命。,图8-12 a) 干簧继电器在汽车安全气囊中的应用,氮气,气囊,干簧继电器,方向盘,膨胀器,图8-12b),图8-12,干簧继电器用于纺织机械
9、的断线检测如图813所示。在纺织机械中，一旦出现断线就会产生次品，所以断线检测是非常必要的。图8-13中，正常情况下磁铁被纤维向上拉起，断线时磁铁下落到干簧管上，使干簧管触点闭合，或报警或停机。,8.1.3 干簧继电器,8.1.3 干簧继电器,纺织厂的环境恶劣，水汽和灰尘都会使很多检测元件出现误检测。而对于干簧继电器来说其具有全密封的结构，甚至可以在水中正常工作，在这种场合它的优势凸现出来。 干簧继电器在生活中的应用也很广泛，例如在跑步机计步器、门铃、加湿器、电饭锅、煤气表中都有使用。,8.1.4 电流继电器,根据线圈中电流大小而动作的继电器称为电流继电器。使用时电流继电器的线圈与被测电路串联
10、，用来反映电路电流的变化。为了使接入继电器线圈后，不影响电路正常工作，其线圈匝数少，导线粗，阻抗小。,8.1.4 电流继电器,1过电流继电器 高于电流整定值而动作的继电器称为过电流继电器，常用于电动机的过载及短路保护。通常交流过电流继电器的吸合电流I0=（1.13.5）IN，直流过电流继电器的吸合电流I0=（0.753）IN。由于过电流继电器在出现过电流时衔铁吸合动作，其触头用来切断电路，故过电流继电器无释放电流值。,8.1.4 电流继电器,2欠电流继电器 低于电流整定值而动作的继电器称为欠电流继电器，常用于直流电动机磁场控制及失磁保护。直流欠电流继电器的吸合电流与释放电流调节范围I0=（0.
11、30.65）IN和Ir=（0.10.2）IN。正常工作时，继电器线圈流过负载额定电流，衔铁吸合动作；当负载电流降低至继电器释放电流时，衔铁释放，带动触头动作。欠电流继电器在电路中起欠电流保护作用。,图814 电流继电器的电气符号,8.1.5电压继电器,根据线圈两端电压大小而动作的继电器称为电压继电器。线圈与负载并联，以反映负载电压，其线圈匝数多而导线细。分为过电压、欠电压、零电压继电器。过电压继电器通常在电压为1.1倍额定电压以上时动作，以对电路进行过电压保护；欠电压（或零压）继电器在电压低于设定值时动作，对电路进行欠电压（或零压）保护。电压继电器在电路中的符号如图8-15所示。常用的过电压继
12、电器为JT4A系列，其动作电压在105%120%额定电压范围可调。常用的欠电压继电器和零电压继电器有JT4P系列，欠电压继电器的动作电压在 40%70%额定电压范围内可调，零电压继电器的动作电压在5%25%额定电压范围内可调。,图8-15 电压继电器的电气符号,8.1.6时间继电器,继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后，经一段时间延时，触头状态才发生变化，即触头延时动作。根据工作原理可分为空气阻尼式、电动式、晶体管式及时钟式等几大类。根据延时方式可分为：通电延时型、断电延时型和通断电延时型。,1.空气阻尼式时间继电
13、器,空气阻尼式时间继电器利用空气通过小孔时产生阻尼的原理获得延时动作，类似于自行车的打气管。如果打气管的气孔很小，则移动相同的距离所需要的时间就长；反之,气孔很大，则需要的时间就短。所以调节进气孔的大小就可以控制延时时间。,空气阻尼式时间继电器由电磁机构、延时机构和触点系统组成。当线圈得电后，铁心与衔铁吸合，推板在反力弹簧的作用下，带动橡皮膜向右移动，此时瞬时触点动作。因橡皮膜隔开的两部分气室的压力不平衡，使推板运动的快慢受到进气速度的影响，随着进气孔进气，推板继续向右移动，最终推动推杆使延时触点动作。 当线圈断电时，衔铁在恢复弹簧作用下将推板迅速向左移动，控制排气孔的单向阀打开，迅速排气，使
14、瞬时触点和延时触点迅速复位。,2.晶体管式时间继电器,晶体管式时间继电器常用的有阻容式，它利用RC电路中电容电压不能跃变，只能按指数规律逐渐变化的原理获得延时。因此只要改变电路的时间常数即可改变延时时间。晶体管式时间继电器如图8-17所示其定时时间的设定使用表盘上的红色指针来调节。时间继电器多用调节电阻的方法来改变延时时间，工作原理如图818所示。晶体管式时间继电器具有延时范围广、体积小、精度高和寿命长的优点，但抗干扰性能差。,图8-17 晶体管式时间继电器,图818 晶体管式时间继电器工作原理,图819 时钟式继电器的工作原理,3时钟式时间继电器,时钟式时间继电器如图819所示，类似于生活中
15、的闹钟，可以按照时间设置触点动作，触点可以是常开型，也可以是常闭型。有的还可以是多组触点。,8.1.6时间继电器,对于时间继电器，当线圈得电时，其延时闭合常开触点要延时一段时间才闭合，延时断开常闭触点要延时一段时间才断开；当线圈失电时，其延时闭合常开触点迅速断开，延时断开常闭触点迅速闭合； 对于断电延时型时间继电器，当线圈得电时，其延时断开常开触点迅速闭合，延时闭合常闭触点迅速断开；当线圈失电时，其延时断开常开触点延时一段时间后才断开，延时闭合常闭触点要延时一段时间后才闭合。,4时间继电器的电气符号,瞬时断开延时闭合常闭触点 瞬时断开延时闭合常开触点 瞬时闭合延时打开常开触点,表82 时间继电
16、器的常见故障和处理方法,8.1.7电磁继电器的寿命,可分为电寿命和机械寿命。电寿命是触点在全负载状态下能正常通断电路的次数，一般约为100,000500,000次；机械寿命是不加负载情况下触点接通断开的次数，一般约为1000,00010,000,000次。触点的电寿命少于机械寿命主要是因为电弧的影响。电弧是一种气体放电过程，在触点分断电路的瞬间，在间隙很小时，触点间形成很高的电场，发射出大量的自由电子，电子向阳极运动，撞击气体原子，使气体电离，温度逐渐升高，又促使热电子发射，在触点间形成炽热的电子流，即电弧。如图821所示。,电弧,触点,触点断开时产生电弧,图821 电弧的产生过程,8.1.7电磁继电器的寿命,电弧所发出的大量的热会损坏触点，甚至烧毁触点。所以在大型的开关元件上必须要考虑灭弧措施，例如在接触器上使用灭弧罩等。在继电器上由于电流比较小，没有灭弧罩，通常在电路上考虑保护措施。在直流电路中，通常使用二极管进行续流。在交流电路中
